Question

【題目】無人駕駛目前還有較多的技術(shù)障礙難以克服，其中汽車車載系統(tǒng)嚴(yán)重依賴無線通信傳輸速度是主要的技術(shù)障礙。最近世界通信巨頭華為公司提出基于5G通信技術(shù)的解決方案，該5G通信技術(shù)的超低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)將提升車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性，保障實(shí)時(shí)信息互通，消除無人駕駛安全風(fēng)險(xiǎn)。簡化的工作模式是無人駕駛車載電腦發(fā)現(xiàn)問題，通過5G信號(hào)將問題傳輸給云端中央服務(wù)器，服務(wù)器將處理方案回傳給車載電腦，然后車載電腦采取加速或減速等操作。在某次實(shí)驗(yàn)室測試中汽車以10m/s的速度勻速前進(jìn)，車載傳感器檢測到正前方22m處有靜止障礙物，車載電腦通過5G信號(hào)通知云端，隨后車載系統(tǒng)獲得指令立即采取制動(dòng)措施（5G信號(hào)下，系統(tǒng)信號(hào)傳輸延遲忽略不計(jì)），使之做加速度大小為1m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，并向車上成員發(fā)出警告，2s之后系統(tǒng)采取緊急制動(dòng)，使汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，最終該汽車恰好沒有與障礙物發(fā)生碰撞。，已知 求：

（1）駕駛員采取緊急制動(dòng)之前，汽車行進(jìn)距離的大小；

（2）假設(shè)駕駛員的質(zhì)量為70kg，求緊急制動(dòng)時(shí)座位對(duì)駕駛員的作用力大小；

（3）現(xiàn)有4G信號(hào)系統(tǒng)平均延遲時(shí)間為0.4s，在4G通信情況下，在22m距離內(nèi)系統(tǒng)直接勻減速的加速度至少要多大才能避免相撞（保留2為有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】（1）18m （2）896N （3）

【解析】

（1）根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的速度公式v=v0+at可知
2s時(shí)的瞬時(shí)速度為v1=10-1×2=8m/s
汽車通過的位移

（2）緊急制動(dòng)時(shí)通過的位移為x2=s-x=4m，
根據(jù)v2-v12=2a2x2
解得：a2=-8m/s2
緊急制動(dòng)時(shí)，水平方向的作用力F1=ma2=560N
豎直方向的作用力F2=mg=700N
所以緊急制動(dòng)時(shí)座位對(duì)駕駛員的作用力F=≈896N
（3）根據(jù)題意，在4G信號(hào)延遲0.4s內(nèi)，汽車在延遲0.4s內(nèi)通過的位移x3=v0t=4m，
直接勻減速避免相撞，則根據(jù)v2-v02=2a3x3
解得：a≈2.8m/s2